题目内容

如图所示,完全相同的金属板PQ带等量异种电荷,用绝缘杆将其连成一平行正对的装置,放在绝缘水平面上,其总质量为M,两板间距为d,板长为2d,在P板中央位置处有一小孔.一质量为m、电量为+q的质点,从某一高度下落通过小孔后进入PQ,恰能匀速运动.外部的电场可忽略,板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g,求:

(1).PQ间电场强度的大小及电势差;

(2).粒子匀速运动过程中,装置对绝缘水平面的压力;

(3).现给PQ间再加一垂直纸面向里、磁感应强度B的匀强磁场,要使粒子进入PQ后不碰板飞出,则粒子应距P板多高处自由下落?

 


解:

(1)因小球受力平衡,   ( 2分)

            得:    (2分)

          电势差     (2分)

(2) 进入PQ后小球受到向上大小等于mg的电场力,地面对装置的支持力

N2=Mg+mg. (3分)

根据牛顿第三定律可得PQ对地的压力

N2*=Mg+mg.(1分)

(3)当下落高度较低时,依题意得:  (1分)

根据   (1分)

     得(1分)

又因为   ( 1分)       得(1分)

当下落高度较高时,有 (1分),同理可得 

     (1分)

所以小球应距P板在释放(1分)

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